Analysis of growth comparison between castrated male and female pigs with limited feeding

Research Article
Ji Hoon Park1Jayanta Kumar Basak1Frank Gyan Okyere1Fawad Khan1Elanchezhian Arulmozhi1Jun Hyun Lee1Deog Hyun Lee1Byeong Eun Moon1Hyeon Tae Kim1*

Abstract

The livestock industry has recently suffered from labor shortages due to the decline and aging of the rural population, and it is a trend that changes with the enlargement of the management scale and the commercialization due to dense breeding. Due to this, precise specification management is difficult, and it is difficult to immediately handleability with problems. Therefore, in this study, for the purpose of providing basic data for the production of an automated health and specification management system for each individual, the changes in body weight according to the feed intake of castrated and sow pigs in the experimental pig barn and the efficiency of feed intake were analyzed. The experimental pigs were three female pigs and three castrated pigs of Yorkshire × Duroc two-way crossbred, and body weight and feed intake were measured at 09:00 and 17:00 every day during the experiment period. In order to evaluate the growth rate of individual and each group of castrated and sow pigs, the relationship between changes in feed intake and weight for age and weight change according to feed intake were analyzed. As a result, there was a significant difference between group 1 and group 3 in common between castrated and sow pigs (p<0.05). Through this study, it was possible to confirm the significant change in feed demand according to the growth and presentation of a significant analysis model for individual pig growth.

Keyword



Introduction

국내 축산업은 인구 감소와 고령화로 노동력 부족의 어려움을 겪고 있다. 또한 이상기후 현상으로 인해 축사 내부가 과열될 경우, 가축의 헐떡거림 증가 등의 호흡 문제 및 피부의 건조, 사료 및 음수 거부, 활동량의 저감 및 무의식 등 열 질병을 유발시킬 수 있으며, 결과적으로 축사 내 가축 폐사율의 증가, 생산성 저하 및 육류의 품질 저하를 초래할 수 있다(Moon et al., 2017). 따라서 가축 생육환경을 정밀하게 제어하는 기술의 개발 및 표준화가 더욱 요구되고 있는 실정이다(Kim, 2017). 국내 축산업의 경우, 농가의 전업화, 규모화로 사육 농가 수 및 사육두수는 증가하고 사육 가구수는 점차 감소하는 추세이다. 축산업 생산액은 2015년 기준 19조 2,116억원으로 농업 생산액의 약 20%, 소득 규모는 농업 총 소득의 32%인 8조 8,080억원으로 지속적으로 증가하는 추세이다(Jo, 2018). 이를 기반으로 생산성 증대를 위한 자동화 시스템 구축 등 ICT 기반 생산 및 관리기술 적용의 중요성이 확대되고 있으나, 대부분 환경측정을 위한 계측 및 시설 관리 위주의 연구가 진행되고 있다(Seong et al., 2015). 또한 최근 구제역 및 아프리카돼지열병 등 가축질병의 빈번한 발생으로 인해 안전하고 질 좋은 축산물에 대한 소비자의 요구가 급증하고 있다. 이를 위해 친환경 축산 및 동물복지 기반 사양 관리 기술이 요구되고 있으며, 따라서 돼지의 성장단계 및 개체별 체중, 사료섭취 패턴 등 기본적인 가축 생체정보의 수집 및 관리, 분석 기반 대응기술의 개발이 필요하다(Jang, 2011; Kwon et al., 2005; Lee, 2015). 따라서 본 연구에서는 ICT, IoT 기반 가축 생육환경 정밀 제어 기술 및 생체정보 수집, 관리, 대응기술의 개발을 위한 기초자료 제공을 목적으로 실험돈 개체 및 그룹별 제한급이를 통해 가장 기본적인 생체정보인 체중과 사료 섭취량, 증체량, 사료요구율 간 상관관계를 분석하고자 하였다.

Materials and Methods

실험돈사 및 공시재료

본 실험은 경상대학교 내 실험돈사(위도 35°9' 6.14" N, 경도 128°5' 44.40" E, 고도 44 m)에서 진행되었다. 실험돈사는 이유자돈방 표준돈사 설계도를 기준(Korea Pork Producers Association, 2009)으로 축소, 설계하였으며, 지붕 및 벽체는 EPS 패널 0.05 m, 크기는 폭 3.3 m × 길이 5.4 m × 높이(최소 2.7 m 최대 2.9 m)로 제작하였다(Moon et al., 2016). 내부 돼지 사육공간은 폭 3.3 m × 길이 4.0 m, 총 면적은 13.2 m2, 폴리프로필렌 슬래트 바닥으로 구성하였다. 공시재료는 요크셔 × 듀록 2원 교잡종으로 65일령 암돈 3마리, 거세돈 3마리, 총 6마리를 사용하였다. 개시체중은 거세돈 약 30.68 ± 0.388 (Mean ± SD) kg, 암돈 약 31.04 ± 0.797 (Mean ± SD) kg 이다.

Table 1. Correlation equation and coefficient of determination among the feed intake, body weight and age for castrated male and female pig’s http://dam.zipot.com:8080/sites/pastj/images/PASTJ_20-023_image/Table_PASTJ_20-023_T1.png

vC-M: Castrated male pig.

wF: Female pig.

xFI: Feed intake.

yBW: Body weight.

zAG: Age.

데이터 측정 및 수집, 분석

생체 데이터는 개체별 체중, 체온, 사료 공급량을 측정하였으며, 환경 데이터는 실내외 각각 온도, 상대습도, CO2를 측정하였다. 급이는 실험돈사 내 자체 제작한 군사급이기를 통해 진행하였으며, 제한급이를 위해 총 6마리의 평균 체중이 약 10 kg 증가할 때 마다 평균 체중 대비 약 5% 기준으로 급이량을 결정하였으며, 이후 120일령부터는 사료급이량을 늘리지 않았다. 분말형태의 건식 사료를 공급하였으며, 공급된 사료의 주요 성분은 조단백질 18.0%, 조지방 4.5%, 조섬유 10.0%, 조회분 8%, 칼슘 0.5%, 인 1.2%, 라이신 0.9%, 가소화조단백질(DCP) 12.0%로 구성되었다. 개체별 체중은 군사급이기 내 급이 전 구간에 설치된 4점의 로드셀을 통해 급이 직전 측정하였으며, 급이량 및 체중은 실험기간 동안 매일 09시, 17시 총 2회 각각 측정하였다. 측정된 개체별 체중 및 급이량을 통해서 일일사료섭취량 및 사료요구율을 계산하였다. 일일사료섭취량은 실험기간동안 개체 및 그룹별 섭취한 사료의 총량 및 일 수를 기준으로 계산하였으며, 사료요구율은 마찬가지로 실험기간동안 개체 및 그룹별 체중증가량에 대한 섭취 사료의 양을 기준으로 3일 간격으로 계산하였다(Song et al., 2016). 이를 통해 거세돈 및 암돈의 개체 및 그룹별 증체량과 사료섭취량, 사료요구율 간 회귀분석을 통해 상관관계를 분석하였다.

Results and Discussion

거세돈 및 암돈의 사료섭취량과 일령의 관계를 분석한 결과는 Fig. 1과 같다. 거세돈 및 암돈의 사료섭취량과 일령 간 관계는 실험기간 동안 개체별 평균 체중 대비 5%의 제한급이를 실시하였기 때문에 강한 양의 상관관계(R2 = 0.9294; R2 = 0.9287)를 나타내는 것으로 판단된다. Fig 2와 같이, 제한 급이에 따른 개체별 체중과 일령 간 관계는 최종체중까지 두 그룹 모두 꾸준한 성장을 보여주지만, 최종체중은 거세돈이 약 138.07 kg, 암돈이 약 119.7 kg으로 거세돈의 성장율이 더 좋은 것으로 나타났다. 이는 거세돈이 암돈에 비해 성장률이 높아 출하 규격돈에 더 빨리 도달한다는 기존 연구내용과 유사한 것으로 나타났다(Bae, 2019). 83일령부터 123일령까지 공통적으로 결과 값들의 분포가 회귀선보다 아래에 분포해 있다는 것을 확인하였다. 따라서 이 기간 동안의 증체량은 총 실험기간의 평균 증체량 보다 적은 것으로 판단된다. 마찬가지로 거세돈과 암돈의 체중과 일령 간은 각각 강한 양의 상관관계(R2 = 0.9964; R2 = 0.9967)를 확인하였다. Fig. 3의 체중과 사료섭취량 간 관계를 통해, 각 사료 섭취량 구간 내 데이터의 분포 수가 많으면, 그 사료섭취단계 내 개체별 체중의 증체량이 적고, 분포 수가 적으면 사료섭취단계 내 개체별 증체량이 많다는 것을 알 수 있다. 두 그룹에서 4,500 g 이후부터는 사료공급량을 늘리지 않았음에도 불구하고, 지속적인 증체를 확인할 수 있다(R2 = 0.9204; R2 = 0.9306). Fig. 4를 통해 총 실험기간인 90일을 기준으로 30일 간격, 3단계로 구분하여 거세돈과 암돈에 대한 일령별 사료요구율 변화를 각각 분석하였다. 거세돈의 단계별 사료요구율은 단계 1은 3.511 ± 1.01 (Mean ± SD), 단계 2는 4.300 ± 1.57 (Mean ± SD), 단계 3은 6.076 ± 2.13 (Mean ± SD)으로 각각 분석하였다(Fig. 5). 그리고 다중비교를 통해 단계 1과 단계 2 간의 관계와 단계 2 및 단계 3 간에는 유의한 차이가 없지만(p> 0.05), 단계 1과 단계 3간에는 유의한 차이를 확인 하였다(p< 0.05). 암돈의 단계별 사료요구율은 단계 1은 3.718 ± 1.45 (Mean ± SD), 단계 2는 4.958 ± 1.98 (Mean ± SD), 단계 3은 6.070 ± 1.51 (Mean ± SD)으로 분석하였다(Fig. 6). 또한 다중비교를 통해 단계 1, 단계 2간의 관계와 단계 2, 단계 3간에는 유의한 차이가 없지만(p> 0.05), 단계 1과 단계 3간에는 유의한 차이를 확인 하였다(p< 0.05).

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Fig. 1. Changing pattern of feed intake and age for castrated male (a); and female (b) pig’s group.

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Fig. 2. Changing pattern of body weight and age for castrated male (a); and female (b) pig’s group.

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Fig. 3. Changing pattern of body weight and feed intake for castrated male (a); and female (b) pig’s group.

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Fig. 4. Changing pattern of age and feed conversion ratio (FCR) for castrated male (a); and female (b) pig’s group.

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Fig. 5. Means and standard deviation (SD) of feed conversion ratio (FCR) for castrated male pig’s group in 13th week in three different stage in livestock test bed (n=30).

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Fig. 6. Means and standard deviation (SD) of feed conversion ratio (FCR) for female pig’s group in 13th week in three different stage in livestock test bed (n=30).

Conclusion

본 연구를 통해 육성-비육단계의 거세돈 및 암돈에 사료 섭취량에 따른 체중 변화 및 이를 통한 사료 섭취 효율 간의 관계를 각각 분석하였다. 공통적으로 60일령 기간과 90일령 기간 사이에 유의한 사료요구율의 증가를 확인하였다. 따라서 일령이 증가할 때 마다 사료요구율의 증가 또한 확인할 수 있었다. 그리고 최종체중을 통해 거세돈의 체중이 암돈 보다 높은 것을 확인할 수 있었으며, 이는 Park et al. (2007)의 거세돈의 사료섭취가 암돈의 사료섭취보다 많다고 제시한 결과와 유사한 것을 알 수 있다. 이를 통해 추후 개체별 건강 및 사양관리 자동화 시스템 개발을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

Acknowlegement

This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries (IPET) through Agriculture, Food and Rural Affairs Convergence Technologies Program for Educating Creative Global Leader, funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA)(717001-7)

References

1  Bae HH. 2019. Management of Growing and Finishing Pigs. Pig & Pork 2019(11): 264-268. [in Korean] 

2  Jang WK. 2011. A Study on the Improvement of Livestock Environment by the Occurrence of Livestock Prefectious Diseases. Korean Journal of Environmental Agriculture 2011(1): 3-23. [in Korean] 

3  Jo MJ. 2018. The livestock industry is the primary growth-type industry. CAPE House Book. [in Korean] 

4  Kim YJ. 2017. Fourth Industrial Revolution and the Future of Our Agriculture. World agriculture 202(0): 121-143. [in Korean] 

5  Korea Pork Producers Association. 2009. Standard Pig House Design Guide. Assessed in http://www.koreapork.or.kr/_rb/_view.html?Ncode=study&keyfield=&keyword=&number=73&page=8 on 3 June 2020. 

6  Kwon EG, Hong SK, Seong HH, Yun SG, Park BK, Cho YM, Cho WM, Chang SS, Shin KJ, Paek BH. 2005. Effects of Ad libitum and Restricted Feeding of Concentrates on Body Weight Gain, Feed Intake and Blood Metabolites of Hanwoo Steers at Various Growth Stages. Journal of Animal Science and Technology 47(5): 745-758. [in Korean] 

7  Lee YH. 2015. Clinical Symptoms and Autopsies of African Swine Fever. Journal of the Korean Veterinary Medical Association 51(10): 596-599. [in Korean] 

8  Moon BE, Kim HT, Kim JG, Ryou YS, Kim HT, 2016. A Fundamental Study for Development of Unglazed Transpired Collector Control System in Windowless Pig House. Journal of Agriculture & Life Science 50(2), 175-185. [in Korean] 

9  Moon BE, Lee MH, Kim HT, Choi TH, Kim YB, Ryou YS, Kim HT, 2017. Evaluation of Thermal Performance through Development of an Unglazed Transpired Collector Control System in Experimental Pig Barns. Solar Energy 157: 201-215. 

10  Origin Pro 9.0. OriginLab Corporation, Northampton, MA, USA. 

11  Park MJ, Ha DM, Shin HW, Lee SH, Kim WK, Ha SH, Yang HS, Jeong JY, Joo ST, Lee CY. 2007. Growth Efficiency, Carcass Quality Characteristics and Profitability of ‘High’-Market Weight Pigs. Journal of Animal Science and Technology 49(4): 459-470. [in Korean]  

12  Seong KI, Kim BW, Kim HG, Han MH, Park KH. 2015. Analyzing and Countermeasure for Smart Livestock Farming based on ICT. Ministry of Science, ICT and Future Planning. [in Korean] 

13  Song NR, Kim YM, Kim DW, Sa SJ, Kim KH, Kim YH, Cho KH, Do CH, Hong JK. 2016. Estimation of Genetic Parameters for Residual Feed Intake in Duroc Pigs. Journal of Agriculture & Life Science 50(1): 147-153. [in Korean]